河南平宝煤业有限公司（简称平宝公司）由中国平煤神马控股集团有限公司与中国宝武钢铁集团有限公司共同出资组建，矿井井田面积27km²，可采储量3.08亿t，设计生产能力240万t/a，服务年限76.3年，主采煤层为己15-17煤层，属于煤与瓦斯突出矿井，2004年8月16日开工建设，2018年实现“一井一面”满产生产格局。

平宝公司全面实施创新驱动战略，顺应高质量发展大势，大力开展智能化建设，形成了安全、高效、智能、绿色的煤炭生产格局。先后获得国家一级安全生产标准化矿井、全国煤炭特级安全高效矿井、中国煤炭工业协会“两化融合示范煤矿”等荣誉称号，2023年以优异成绩通过国家首批智能化示范煤矿验收，成为河南省唯一一家获评“煤炭行业标杆煤矿”称号的企业。

文章来源：《智能矿山》2024年第1期“智能示范矿井”专栏

作者简介：李延河，正高级工程师，现任中国平煤神马控股集团有限公司总经理，《智能矿山》副理事长

作者单位：中国平煤神马控股集团有限公司

引用格式：“数智”引擎 助力煤矿智能化跑出“新速度” ——河南平宝煤业有限公司智能化建设纪实[J].智能矿山，2024，5（1）：25-32.

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平宝公司对智能化建设工作高度重视，成立了以董事长、总经理为组长，各业务部门领导参与的工作专班，建立智能化专业运维队伍，明确任务分工，编制《智能化系统建设运行与应用效果考核管理办法》，健全考核激励制度，层层落实责任，全面保障智能化建设工作有序推进。

煤矿智能化建设是一项极其复杂的系统工程，平宝公司立足长远，坚持规划引领，与中国矿业大学科研团队开展深度合作，编制了《平宝公司智能矿山建设方案》，设计了“一网、一云、一平台+N应用”的“1+1+N”整体架构，为智能化建设提供了全面指导；并以1年、3年为周期制定详细的建设方案和阶段性目标，使智能化建设工作更加精准、精确、精细。

把人才培养作为高质量发展的保障，组建科技创新联盟，先后成立了4个创新工作室和1个维修工作站。3年来，培养出“大工匠”“技术能手”等60余名，开展全员参与的“五小创新”活动，出台一系列激励政策，激发群创活力，创造出一大批原创性、引领性、标志性的成果，为平宝公司智能化建设注入强大动能，推动智能化发展进入“快车道”。

采取“走出去、请进来”的方式，主要领导亲自带队前往淮南、山东、山西等多处先进煤矿实地走访、考察、调研，做到“带着问题去，带着答案回”，在学习借鉴的基础上结合平宝公司实际情况不断融合创新，更新思想、拓宽思路，全方位提高企业智能化建设水平。

建成覆盖井上井下的万兆环网，将5G、WiFi6等无线通信技术深度融合至生产关键过程，用于智能化采煤工作面及TBM掘进工作面生产数据传输、设备远程控制、超清视频通信等环节。采用物联网技术实现多网融合通信，铺设矿井数据传输“高速公路”，“5G+智慧矿山”应用场景先后入选省级、国家级优秀案例。此外，通过在办公及工控网络中部署安全监测审计平台、漏洞扫描平台、攻击预警平台等10余项防护系统，完成智能矿山网络安全体系等保二级认证，筑起网络信息安全的有力防线。

按照“统一计算、统一存储、统一灾备”的设计原则，于2021年初建成新一代私云数据中心，投入10台超融合服务器，分别构建生产业务、办公业务和大数据分析资源池，实现了计算、存储、网络等资源的弹性分配、集中管理。目前已完成40余个矿井智能化子系统接入，服务器虚拟化比例接近100%，降低软硬件成本40%，系统稳定性和可靠性大幅提升，故障率降低了70%~80%。依托云端强大的计算和存储能力，将各类数据进行数字化采集、存储、整合，打通数据链条，消除了信息孤岛，真正实现了信息一网传输、业务集中承载、数据融合共享，为矿井智能化建设发展奠定了坚实的信息基础。

依据集团公司下发的《智慧煤矿信息规范标准体系》，对企业数据进行统一分类、统一管理、统一服务，不断沉淀数据资产，致力打造平宝“湖仓”一体化数据治理体系。并在此基础上采用云端架构建设了工业互联网综合管控平台，对矿井各业务流程进行全面接入，基于GIS、BI、组态等技术对矿井地理信息、人员信息、设备信息和生产信息等进行融合联动，实现了矿井动态数据可视化展示和业务协同一体化管理，以及“万物互联、一屏尽览”，辅助管理人员可精准掌控安全生产经营动态，矿井生产效率和管控水平大幅提升。

平宝公司将传统煤炭产业与大数据、云计算、物联网、人工智能、5G等新基建深度融合，全力打造一批煤矿智能化典型应用范例，走出了一条科技减人、增安、提效的创新发展之路。

平宝公司专注于智能化采煤技术的应用和提升，于2019年建成河南省首个6.5m大采高智能化工作面，实现了采煤机记忆截割、液压支架电液控制、工作面自动跟机、设备集中远程控制及工况监测的常态化稳定运行；2021年，建成河南省首个5G+智能化采煤工作面，基于5G高速网络实时同步井下工作面数据，显著提升了监测控制效果；此后，不断推动升级智能化综采工作面“3.0模式”，于2023年6月高标准建成己15-17‒12130智能化工作面，应用数字孪生、规划开采、机器人巡检、视频分析、云端监测等多项前沿技术，基于数字孪生、三维数据建模实现了工作面设备互联互通和生产场景再现，为煤矿安全、绿色、高效生产提供了可靠技术保障，开创了全国领先的深部综放工作面智能化透明开采技术应用场景。目前，平宝公司采煤工作面采煤机记忆截割率、液压支架自动跟机率均达到75%以上，单班作业人数由22人减少至6人，人工效率提升了60%。透明地质规划开采系统、采煤工作面数字孪生系统界面分别如图1、图2所示。

图1　透明地质规划开采系统界面

图2　采煤工作面数字孪生系统界面

近年来，平宝公司围绕掘进施工高效化，先后引进可视化智能悬臂式掘进机、双臂矿用液压锚杆钻车、矿用干式除尘风机等先进装备，建成快速掘进成套作业线，将掘进工作面施工人员由13人减至6人。2021年10月引进首套TBM深井矿用全断面岩石掘进机，用于瓦斯治理巷掘进作业，该装备将巷道的掘进、运输、支护、探测、通风、排水、液压、电气控制、导向等进行高度整合，实现了“掘、支、运”一体化平行作业。此外，通过不断对盾构机系统进行针对性改造，先后克服了地质条件限制、刀盘直径和主体机的绝对值相对偏小、换步困难等实际问题，自主研发出转弯带式输送机、盾体专项制冷、钻冲抽装一体化作业平台，大幅提升了盾构机在煤矿掘进作业中的适应性，系统单个循环时间由90min减少至50min，正规循环率保持在95%以上，累计进尺超过6km。2023年5月，“平宝号”盾构机月进尺突破623m，刷新了集团公司、河南省乃至国内同等条件下最高进尺记录。“平宝号”盾构机如图3所示，TBM快速掘进系统界面如图4所示。0

图3 “平宝号”盾构机

图4 TBM快速掘进系统界面

（1）建成绿色节能高效主运系统。应用AI视频分析技术，对输送带跑偏、大块异物等异常情况进行分析预警，对输送带运行速度进行动态调控；投入智能选矸系统，利用机器视觉、X射线识别矸石，实现了选矸无人化；建成火车智能装运系统，实现了自动化装车和信息实时上传。通过一系列智能化改造升级，实现了主运输系统无人值守，以及安全、高效、绿色、智能的目标。主运输集控室如图5所示。

图5　主运输集控室

（2）积极探索智能驾驶技术应用，成功在井下−600m水平大巷建成电机车智能驾驶系统，采用轨道运输监控、UWB精确定位、5G移动通信、AI视频分析、机车自主避障等先进技术，实现了轨道运输状态的实时监测、电机车自动运行和规划行驶，同时配套建成智能充电系统，实现了充电过程无人值守，大幅提升了辅助运输的安全水平和运行效率。电机车智能驾驶如图6所示。

图6　电机车智能驾驶

（3）建成多场景矿井智能巡检系统。2021年至今，先后在井上井下变电所、泵房、采煤工作面、主斜井等区域投入12套巡检机器人，成功建成河南省最大规模的煤矿机器人集群。其中，钢丝绳牵引式自发电巡检机器人解决了主煤流运输线大坡度、长距离主运系统巡检难题，大幅降低了职工劳动强度。通过集成视频、气体、温湿度、噪声等多种传感器，对现场设备状态、仪表数据及环境参数进行采集分析，生成巡检报告，显著提高了巡检精度和速度，目前该巡检系统已稳定运行2年以上，累计减少巡检工36人。机器人智能巡检如图7所示。

图7　机器人智能巡检

平宝公司聚焦智能化发展前沿，将人工智能与煤矿安全管控有机结合，不断探索安全预警、分析决策技术，持续提升矿井感知能力，努力打造本质安全型矿井。

（1）在矿井安全监测系统的基础上，搭建智能通风决策控制系统（图8），开展实时预测、关联分析和深度建模，实现了井下通风及瓦斯数据的动态可视化、通风参数自动感知、网络自适应解算、隐患溯源分析、灾变辅助决策等功能，达到了矿井通风系统智能决策、精准控风、科学用风的目的。

图8　智能通风决策控制平台界面

（2）基于物联网通信技术建设大型设备在线监测平台（图9），在主通风系统、压风系统、提升系统、运输系统等关键系统设备上安装多参数传感器，利用不同参数特征值建立设备健康状态诊断模型，结合周期运行状态数据，对设备的健康状态进行监测预警，生成诊断报告，能够提前发现危险因素，有效避免安全事故发生。

图9　大型设备在线监测系统界面

（3）以矿井可视化平台高清视频资源为基础，打造了基于机器视觉技术的AI视频分析系统（图10），投入5台超脑服务器，对视频数据进行采集、传输、识别和分析处理，构建5大类应用分析模型，重点对主煤流运输系统、轨道运输系统等区域人员、设备状态、环境参数进行分析预警，提前发现隐患，实现了生产管理环节的可感知、可预警、可追溯、可管理，大幅提高了矿井安全管理水平。

图10 AI视频分析系统界面

利用数字化、智能化技术全面提升平宝公司生产经营、安全管理及决策效率。推进无纸化办公，主要会议室全部建成桌面会议系统，实现了会议过程数字化、一体化；推广2.0协同办公系统，结合业务需求设计制作了共计13大类40余个标准流程作业模板，配合企业微信在线审批，物品领用、用章申请、文件流转等业务流程全部实行在线办理；全面应用集团ERP管理系统，财务、成本、合同、物资供应等均实现了信息共享、业务协同和一体化管理，工作效率和经营效益同步提升。

通过智能化建设不断优化井下生产作业流程，让原来人工操作变为自动作业，实现了“少人则安、无人则安”的目标。2021年至今，累计减少现场人员200余人，年均节省开支2400万元；持续升级智能采掘装备，进尺水平屡创新高，矿井人均工效突破1600t/人，生产效率和经济效益显著提升。

智能化监测系统的大量应用让矿井“传感神经”更灵敏，通过深度融合大数据分析、AI视频分析、人工智能决策等前沿技术，重塑综合管控平台能力，基于海量传感数据进行建模分析、动态诊断，大幅提升了矿井安全感知能力，将传统安全管理的发现后处置转变为发生前预警，有效避免了安全事故的发生，让煤矿安全管理精准智能。

通过智能化建设破解了生产经营过程中的诸多难题，瓦斯发电工程成功实现了甲烷体积含量在5%以上的低浓度瓦斯直接发电，单日瓦斯发电量突破20万kW·h；智能降温系统实现了降温5℃~10℃，湿度下降5%~25%；智慧餐厅、智慧考勤、智慧交通让工作生活更便捷，广大职工幸福指数不断上升。

近年来，在国家和地方政府的大力推动下，煤矿智能化建设取得了积极成效，各地陆续建成了一批省级、国家级示范煤矿，减人、增安、提效成果显著，煤矿智能化已经进入高质量快速发展阶段。但整体而言，煤矿智能化建设仍然面临着诸多痛点和难题，如智能化专业人才匮乏，智能化系统适应性差、协同控制等能力不足，数据标准不统一、数据治理体系薄弱，智能分析、自主决策能力低，缺乏执行类机器人等。

平宝公司在智能化建设过程中也遇到了以上问题，下一步将加快建设完善符合自身发展需求的数据标准及治理体系，推进煤矿数字化智能化生态建设，强化煤矿“数智”引擎，打通数字化转型发展链路。并持续强化人才培养机制，完善激励政策，营造企业科技创新氛围，加快复合型专业人才培养，建立高水平智能矿山运维队伍。